吸氣式旋轉爆震組合循環發動機性能

計自飛，李天琦，張會強

(1. 中國航發沈陽發動機研究所，沈陽 110015； 2. 清華大學 航天航空學院，北京 100084)

0 引言

渦輪基組合循環發動機(TBCC)是最典型的吸氣式組合循環發動機，在過去的幾十年里，國內外學者通過理論分析、數值仿真以及整機和部件實驗等手段開展了大量研究工作，并取得了一系列重要成果。然而，由于常規渦輪的高速性能以及常規沖壓的低速性能均較差，常規TBCC發動機在模態轉換期間存在“推力間隙”問題。為了解決上述問題，往往需要引入復雜系統或熱力循環。西安航天動力研究所提出了預冷空氣渦輪火箭發動機(PATR)方案。受壓氣機出口溫度限制，常規的ATR發動機最高飛行馬赫數僅為3.5左右，PATR發動機的進氣道與壓氣機之間設置有預冷器，可降低高馬赫數條件下壓氣機出口溫度，從而具有更寬廣的工作包線。北京動力機械研究所提出的渦輪輔助火箭增強沖壓組合循環發動機(TRRE)則是通過將并聯式TBCC發動機的沖壓燃燒室替換為火箭沖壓復合燃燒室來實現渦輪模態與沖壓模態的平穩接力。英國反作用發動機公司的吸氣火箭協同式發動機(SABRE)是一類特殊的預冷空氣渦輪發動機，該發動機存在吸氣和火箭兩個工作模塊，涉及液氮、氫、空氣、富燃燃氣等4種工質的循環，工作過程相當復雜。

旋轉爆震是一種超聲速增壓燃燒方式，同時具有熵增小、反應強度高、放熱速率快等優勢，將爆震技術引入推進系統可顯著提升發動機的推力和油耗特性，同時使得發動機結構更加緊湊，因而，旋轉爆震發動機是最具潛力的新型航空航天動力裝置之一。……